本发明涉及自动化控制领域，尤其一种型材拉弯机模线数据的采集方法及采集装置。
背景技术：
目前型材拉弯设备模线运动轨迹采集使用的是计算机直接采集的方法，此种方法有两台计算机组成控制系统，主机作为上位机软件开发，从机的计算机底板装设了数字量、模拟量板卡，用于信号采集和输出。该种方法在进行模线运动轨迹采集时稳定性低、精度差，响应速度慢，而且体积较大，不利于安装。
另有中国专利号为201110303703.8，公开了新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法，包括步骤：将型材的弯曲轨迹曲线离散成用弦代替的各个分段，将成形中的弯曲过程离散成各个弯曲步，建立每个弯曲步中型材的伸长量和型材长度，弯曲半径之间的公式关系，得到每个弯曲步中型材零件的伸长量；模拟弯曲过程，建立每个弯曲步中弯曲控制点的坐标的几何关系，得到控制点在各个弯曲步中的坐标；将控制点在各个弯曲步中的坐标导入仿真软件，进行计算。本发明通过把圆弧离散用弦代替，在控制点沿着弦运动时型材弯曲，在弯曲的过程中施加拉伸量，可以很好的均匀大型型材内部的应变，减小起皱和畸变，提高尺寸精度，同时由于在弯曲的过程中拉伸，补拉的工艺可以去除，可以提高生产效率。由于此方法中将轨迹曲线离散成用弦代替的各个分段，通过数学方法计算出的角度和伸长量，难免会产生不可避免的误差，对零件加工的精度影响很大。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明一种型材拉弯机模线数据的采集方法及采集装置，其目的是提供一种成本低，效率高，可靠性好，响应速度快的的模线数据采集系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种型材拉弯机模线数据的采集方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用PLC编码器模块和PLC模拟量模块对拉绳的位移和臂摆的角度数据进行采集；
(2)臂摆每摆动一定角度对拉绳的位移和臂摆的角度采集一次；
(3)通过标度变换，将PLC编码器模块和PLC模拟量模块采集的数字值转换为实际值；
(4)将步骤(3)转换的臂摆角度和拉绳位移实际值在上位机上显示。
所述步骤(3)中可以通过软件调整标度变换的增益和偏置，使实际值更为精确。
所述的编码器模块为增量型，模拟量模块输入信号为16位差分输入。
所述臂摆每摆动一定角度为0.6o-2o。
所述步骤(5)通过地址分配，上位机将读取PLC编码器模块和PLC模拟量模块的数据，并在上位机中建立表格显示采集的数据。
一种型材拉弯机模线数据的采集装置，其特征在于：包括上位机、PLC编码器模块、PLC模拟量模块、拉绳编码器和角度传感器，所述的上位机分别与PLC编码器模块和PLC模拟量模块通讯，所述的PLC编码器模块与拉绳编码器连接，所述的PLC模拟量模块与角度传感器连接。
所述的PLC编码器模块和PLC模拟量模块分别为两个，所述的拉绳编码器为两个，所述的角度传感器为两个。
本发明具有以下优点：
根据本发明提供的上述方案设计制造的模线运动轨迹数据采集系统成本低，效率高，可靠性好，型材拉弯质量稳定可靠。利用PLC取代计算机直接数据采集，提高零型材拉弯质量和生产效率。主要体现在
(1)成本低。国外具有模线运动轨迹数据采集系统的型材拉弯机价值在120万美元左右/台，而采用本发明上述方案制造的模线运动轨迹数据采集系统的全部功能，且成本不到30万元人民币。
(2)数据采集精度高、采集长度广、型材拉弯质量稳定可靠、效率高。本发明采用PLC模拟量模块和编码器模块采集数据，解决了原有技术采用计算机模拟卡直接采集数据，此种采集方式受到计算机性能的影响会导致采集精度和采集速度。在控制软件上采用了与现有技术不同的算法进行控制，使得设备的反应速度比其它公司的快且控制精度更高。
(3)由于采用的是性能可靠，应用广泛的PLC模拟量模块和编码器模块，再加上完善的保护措施，所以整个系统的可靠性很高，型材拉弯质量的一致性好。
(4)臂摆每隔0.6o-2o采集一次臂摆的位置和拉绳位移，零件拉弯效果最佳，产品的合格率最高。是因为当采集周期小于0.6°/次时，对设备控制精度和响应速度要求高，采集数据在实际应用中会造成臂摆抖动，零件成型的运动控制过程失控；当采集周期大于0.6°/次时，零件成型精度差，达不到检验要求。
附图说明
图1是本发明电气硬件连接原理图。
图2是本发明程序编制流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，一种型材拉弯机模线数据的采集装置，包括上位机、PLC编码器模块、PLC模拟量模块、拉绳编码器和角度传感器，所述的上位机分别与PLC编码器模块和PLC模拟量模块通讯，所述的PLC编码器模块与拉绳编码器连接，所述的PLC模拟量模块与角度传感器连接。所述的PLC编码器模块和PLC模拟量模块分别为两个，所述的拉绳编码器为两个，所述的角度传感器为两个。
在控制柜内安装2台PLC模拟量输入模块和2台PLC编码器模块，通过控制电缆分别与左右臂摆角度传感器和左右拉绳编码器连接。
一种型材拉弯机模线数据的采集方法，包括如下步骤：
(1)利用PLC编码器模块和PLC模拟量模块对拉绳的位移和臂摆的位置数据进行采集；
(2)臂摆每移动一段角度对拉绳的位移和臂摆的位置采集一次；
(3)通过标度变换，将PLC编码器模块和PLC模拟量模块采集的数字值转换为实际值；
(4)将步骤(3)转换的臂摆位置和拉绳位移实际值在上位机上显示。
步骤(3)可以通过软件调整标度变换的增益和偏置，使实际值更为精确。在传感器初次使用时，我们需要对其进行线性标定，例如当拉伸缸伸出的长度由2mm变到10mm（此处由外部标准量具测得）时，传感器数据从3000变到4000，那么就可以得出传感器每一个变化量对应的实际长度为(10-2)/(4000-3000)=0.008mm，此处0.008就是增益值；而2-（3000×0.008）=-22，此处-22即为偏置值；在实际中我们只需根据现场情况即可得出准确的增益与偏置。
编码器模块为增量型，模拟量模块数字输入信号为16位差分输入。
臂摆每移动一段角度为0.6o-2o。
骤(4)通过地址分配，上位机将读取PLC编码器模块和PLC模拟量模块的数据，并在上位机中建立表格显示采集的数据。
具体的做法是：在拉伸缸的支点中心点处有两个拉绳编码器。弹性的拉绳从滑轮内拉出，包绕在模具表面并用固定销固定在工作台上，实际上是用拉绳模拟零件成型的动作，当大臂摆动时，弹性的拉绳贴合着磨具拉伸或者收缩，该拉伸量是零件成型时需要补偿的拉伸量，需要采集的是拉绳编码器的数据，将这个数据应用于零件成型过程，作为拉伸缸的运动轨迹规划。当大臂摆动角度每增加0.6°时，就采集一次当前的拉绳编码器的数据值，并形成数据队列。以大臂角度为横坐标，拉绳编码器数据值为纵坐标即可得到大臂与拉伸缸的相对位置关系曲线。
倍福公司生产的PLC模拟量模块和编码器模块分辨率达到了16位，测量误差仅为±0.05%（满量程），非常适合用于型材拉弯机高精度控制过程。利用倍福公司的编码器模块来接收拉绳编码器所产生的的脉冲信号，模拟量模块KL3162接收角度传感器所产生的±10V电压信号。并将PLC与上位机进行通讯，将PLC采集到的数据在上位机上进行处理。
通过硬件模块得到臂摆角度和拉绳位置信息，twincat软件进行程序编写。倍福公司的twincatPLC编程软件提供了IEC61131-3标准中规定的所有语言，该程序编写过程中不仅运用大量的数学计算，而且还需将相关程序模块化，选择ST（结构化文本）语言来进行程序设计。
根据实验，臂摆每隔0.6°-2°采集一次臂摆的位置和拉绳位移，零件拉弯效果最佳，产品的合格率最高。是因为当采集周期小于0.6°/次时，对设备控制精度和响应速度要求高，采集数据在实际应用中会造成臂摆抖动，零件成型的运动控制过程失控；当采集周期大于0.6°/次时，零件成型精度差，达不到检验要求。
如图2所示，为该程序的流程图，主要设计思想为设备臂摆启动前记住臂摆的角度和拉绳的脉冲数，当臂摆角度传感器检测到臂摆移动了0.6°时，将此时臂摆位置和拉绳位移量写入到相应的地址中，写入完毕后，将序号i自动加1，再记住当前的臂摆角度和拉绳位置，如此循环，直到臂摆到达目标位置后停止，这样就能获得臂摆角度与拉绳增量之间的关系。
根据实际情况，臂摆每隔0.6°采集一次，臂摆的移动范围标定在-15°到90°之间，那么能采集到数据最多为（90°-（-15°））/0.6°≈191.7，最多采集191组数据。也就是说采集到的有效数据最多191组，其余数据无效，将无效数据在表格中删除。